Genomic and epigenomic histone alterations and role for osteogenic differentiation in bone tumors

基因组和表观基因组组蛋白改变及其在骨肿瘤成骨分化中的作用

基本信息

批准号：
22K06941
负责人：
山元英崇
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

骨巨細胞腫(Giant cell tumor of bone; GCTB)は単核腫瘍細胞と破骨型多核巨細胞からなり、RANKL-RANKシグナルにより、破骨型多核巨細胞が活性化され、骨吸収・破壊を引き起こすと考えられている。ほとんど(95%)のGCTB症例において、単核腫瘍細胞はヒストンH3F3A遺伝子変異(特にH3.3G34W)を有する。通常のGCTBでは骨形成は見られないが、治療としてRANKL阻害薬デノスマブを投与したGCTBの組織検体では骨分化が亢進していることが知られている。我々は、GCTBの腫瘍細胞は潜在的に骨芽細胞分化能を有しつつも分化が抑制された状態にあり、それにはH3F3A変異、ヒストン修飾や腫瘍微小環境が関与しているのではないかと仮説を立てた。また、GCTBと組織学的に類似し、ヒストンH3F3B遺伝子変異を有する軟骨芽細胞腫(chondroblastoma; CB)も同様のメカニズムで、骨・軟骨分化が制御されているのではないかと仮説を立てた。本研究ではまず、GCTBやCBにおいて、骨・軟骨細胞系の分化マーカーを免疫組織化学にて検討した。GCTBではSATB2, RUNX2といった骨芽細胞分化の初期段階から関与する転写因子の高発現が見られた。CBでは軟骨細胞の転写因子であるSOX9に加え、SATB2とRUNX2も高発現していた。このことから、GCTBとCBはそれぞれ骨、軟骨分化の比較的早期の段階までは進行しているが、後期の分化・成熟が抑制されている可能性が疑われた。この結果をもとに、いくつかの骨転写因子のエピゲノム異常を検討するため、bisulphate sequenceを行ったところ、遺伝子Xにおいて、プロモーター領域のメチル化と蛋白質発現の低下が確認された。

骨（GCTB）的巨细胞肿瘤由单核肿瘤细胞和破骨细胞型多核巨细胞组成，被认为可以通过RANKL-RANK信号激活破室型多核巨细胞，从而导致骨吸收和破坏。在大多数（95％）GCTB病例中，单核肿瘤细胞携带组蛋白H3F3A基因突变（尤其是H3.3G34W）。尽管没有正常的GCTB观察到骨形成，但众所周知，在已施用RANKL抑制剂Denosumab作为治疗的GCTB的组织标本中，骨分化会增强。我们假设GCTB肿瘤细胞具有潜在的成骨细胞分化潜力，但处于抑制分化的状态，H3F3A突变，组蛋白修饰和肿瘤微环境涉及。我们还假设在组织学上与GCTB相似并且包含组蛋白H3F3B基因突变的软骨细胞瘤（CB）可能具有相似的机制，并且可以调节骨骼和软骨分化。在这项研究中，首先在GCTB和CB中通过免疫组织化学检查了骨和软骨细胞系的分化标记。从成骨细胞分化的早期阶段观察到涉及GCTB（例如SATB2和RUNX2）的转录因子的高表达。除SOX9外，在CB中也高度表达了软骨细胞的转录因子。这表明，尽管GCTB和CB发展到相对较早的骨骼和软骨分化，但有可能抑制了分化和成熟的阶段。基于这些结果，进行了二硫酸盐序列，以检查几个骨转录因子的表观基因组异常，并确认启动子区域的甲基化和基因X中蛋白质的表达降低。